[发明专利]用于涂覆物体的系统和方法

说明书

本申请要求2011年5月26日提交的，标题为涂覆物体的方法和设备( Method and Apparatus for Coating an Object)的美国临时申请序列号61/490,434的优先权，将公开内容明确地结合到本文中。

技术领域

公开了能够均匀地涂覆具有复杂表面的物体的系统和方法。还公开了包含物体和共价附着到所述物体的薄膜的复合物。

背景技术

通常通过方法，如浸涂、旋涂和浸-旋涂，实施圆盘涂覆。在浸涂中，将圆盘浸入涂覆液中然后取出以允许过剩材料从圆盘上流走。在旋涂中，将圆盘在水平面内放在可旋转主轴上。向自旋的圆盘的上表面施加涂覆液，其然后通过虚拟的离心力分散遍布在所述圆盘的表面。在浸-旋涂中，将物体在水平面内浸入涂覆液中然后取出并在水平面内旋转以去除过剩液体。改进的浸-旋涂布机使用了在垂直面内旋转圆盘的主轴。在该方法中，将圆盘的边缘浸入涂覆液中并旋转以涂覆所述圆盘的两面的最外部分。然后从所述涂覆液中取出圆盘并在垂直面内旋转以去除过剩涂覆液。参见美国专利公开2004/0202793。

主要使用辊涂机涂覆平坦的表面。

在上述每个中，薄膜具有与物体的平坦表面共面的平坦表面。

这些现有技术的涂布机都没有专门设计用于均匀地涂覆比典型的圆盘或平坦表面更复杂的物体的表面。因此，本发明的一个目的为提供能够涂覆具有复杂表面的物体的涂覆系统和方法。

发明内容

在一个优选的实施方案中，用于涂覆物体的系统包括四个部件：(1)预处理单元；(2)第一加工单元；(3)第一后处理单元和(4)一个或多个各自配置为与物体接合并使其围或绕两个或更多个轴旋转的涂覆设备。配置所述系统以便可以在所述预处理单元与所述第一加工单元之间和在所述第一加工单元与所述第一后处理单元之间传输所述涂覆设备。所述系统和/或单元优选是封装的以便可以控制所述系统或单元内的温度或气氛。

可以在所述各个单元之上将轨道结构结合到所述单元中。所述轨道结构包括轨道和适当的驱动和控制机构以在所述涂覆设备穿过轨道时传输所述涂覆设备和将所述涂覆设备停在所述处理和加工单元中的适当位置。

所述系统优选地具有入口，其在所述预处理单元之前或上游使得可将待涂覆物体连接到所述涂覆设备。更优选将所述物体连接到位于所述系统的封装部分之外的涂覆设备。在后一情况下，所述轨道系统优选从封装的系统向外延伸并支撑所述涂覆设备。此后，可以经由轨道系统传输所述涂覆设备通过入口并进入所述预处理和其他必要的单元。在涂覆和处理所述物体之后，所述系统逆转涂覆设备的运动以便可以在入口移除所述物体。

在一个优选的实施方案中，所述系统包括在所述后处理单元之后的出口。这样的配置允许连续操作所述系统，其中第一个涂覆设备可以在预处理单元处进入所述系统，移动至所述加工单元进行涂覆，移动至所述后处理单元进行辐照并经由出口离开。当第一个涂覆设备离开所述系统时，第二个涂覆设备可以在预处理单元处进入所述系统。这允许多个涂覆设备存在于所述系统中，由此增加了所述系统的运行效率。

所述涂覆设备包括第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节；第二万向节，其连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转；第二机构，其连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节；和连接到所述第二万向节的物体支架。当这样配置时，所述物体支架和在所述物体支架中的物体可围或绕第一和第二轴旋转。

在另一个实施方案中，所述涂覆设备包括第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节；第二万向节，其连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转；第三万向节，其连接到所述第二万向节以允许围或绕第三轴旋转；第二机构，其连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节；第三机构，其连接到所述第三万向节以围或绕所述第三轴旋转所述第三万向节；和连接到所述第三万向节的物体支架。该配置使得能够围或绕所述第一、第二和第三轴旋转所述支架和物体。

所述系统还可以包括第二加工单元和第二后处理单元。所述第二加工单元被配置为从第一后处理单元接收涂覆设备和第二后处理单元被配置为从第二加工单元接收涂覆设备。

在一些实施方案中，所述第一加工单元被配置为从第二后处理单元接收涂覆设备以形成所述涂覆设备的传输回路。

在一个优选的实施方案中，所述预处理单元包含等离子体头。所述等离子头可以产生，例如，接触待涂覆物体的表面的大气等离子体或氧等离子体。优选的等离子体头为六轴等离子体头，其能够暴露全部或部分物体表面。